弯曲模的设计说明书

摘要：是根据零件形状的需要，通过模具和压力机把毛坯弯成一定角度，一定形状工件的冲压工艺方法。弯曲成形工艺在工业生产中的应用：应用相当广泛，如汽车上很多履盖件，小汽车的柜架构件，摩托车上把柄，脚支架，单车上的支架构件，把柄，小的如门扣，夹子（铁夹）等。弯曲的基本原理以V形板料弯曲件的弯曲变形为例进行说明。凸模运动接触板料（毛坯）由于凸,凹模不同的接触点力作用而产生弯短矩，在弯矩作用下发生弹性变形，产生弯曲。随着凸模继续下行，毛坯与凹模表面逐渐靠近接触，使弯曲半径及弯曲力臂均随之减少，毛坯与凹模接触点由凹模两肩移到凹模两斜面上。（塑变开始阶段）。随着凸模的继续下行，毛坯两端接触凸模斜面开始弯曲。（回弯曲阶段）。压平阶段，随着凸凹模间的间隙不断变小，板料在凸凹模间被压平。校正阶段，当行程终了，对板料进行校正，使其圆角直边与凸模全部贴合而成所需的形状。

关键词：料盒插板；弯曲模；弯曲成形工艺

绪论

模具被称为“百业之母”，是工业生产的基础工艺装备，其应用非常广泛，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中,60%～80%的零部件生产都依靠模具成形。作为制造业的上游部分,模具对产品质量、效益起决定性作用。

当今世界正进行着新一轮的产业调整，一些模具制造企业逐渐向发展中国家转移，我国正成为世界模具大国。目前我国的模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，我国模具行业迎来新一轮的发展机遇的同时，也将面临巨大的挑战。目前我国存在一方面模具产业规模不断扩大，一方面模具技术人员短缺的问题，这在一定程度上影

响了国内模具企业的生产质量。为解决这一问题，模具技能型人才的培养是关键。本书就是为满足模具技术员学习的需要而编写，本书采用问答形式，对冲压模具设计与制造行业的基础知识和常见问题做了全面系统的介绍。

弯曲扭转复合成形有一定难度。本文给出了实用的弯曲扭转复合模结构，论述了模具工作原理。该复合模采用垂直浮动模块和水平移动滑块，在压力机一次行程中完成弯曲、扭转和矫正工序。工作效率高，成形零件精度高。弯曲模膛在急剧弯曲处应设计成较大的圆角，特别是弯曲处转角接近或小于90度时，应加大转角半径，以免在预、终锻时产生折叠。弯曲模膛在下模上应有两个支点，以支持压弯前的坯料，并使坯料放在两个支点上时处于水平位置。弯曲模膛下模的后端应有坯料定位面，定位可以是固定式，也可以是可调整式。手工操作的弯曲模膛应有夹钳口。因此，生产成本较高。考虑到同一种规格的料盒插板批量不是很大，在确定设计方案时，决定采用简易弯曲模。安排弯曲工序时，应仔细分析弯曲件的具体形状、精度和材料性能。用简易弯曲模弯曲成形料盒插板定位板在设计时应考虑一定的厚度，以满足定位的需要。设计时应考虑满足3个位置定位：弯一长舌，弯一短边和弯一长边。弯曲短边时，弯曲凸摸与定位板要相碰，因此，定位板的定位侧需要做成一个斜面。定位板在设计时应考虑一定的厚度，以满足定位的需要。设计时应考虑满足3个位置定位：

弯一长舌，弯一短边和弯一长边。弯曲短边时，弯曲凸摸与定位板要相碰，因此，定位板的定位侧需要做成一个斜面。

实践证明，谊料盒插板简易弯曲模具，实现了多种规格(不同宽度L)料盒插板在一副模具上弯曲成形，节约了模具制造费用，大大降低了生产成本，并且该模具结构简单，制造容易，在压力机上安装、调整和操作都很方便。

第一章弯曲模的设计1.1 支承板弯曲模设计的详解

零件名称：支撑板

生产批量：中批量

材料：10钢

料厚：2㎜

零件图：见图2-1-1

1.2 弯曲模设计的前期准备

在确定工件类型是弯曲件后，要根据零件图及生产批量要求，分析弯曲件的工艺性。

1.3 .阅读弯曲件产品图

阅读弯曲件产品的主要目的是了解产品图中弯曲件的尺寸要求,若工件某个尺寸不能满足弯曲件的工艺要求时,要及时与产品设计者沟通,在不影响整体产品质量的前提下,要尽可能使工件最终满足弯曲工艺的要求.产品图见1-2-1

1.4 分析弯曲件工艺

如支承斑工件是曲型的U件,零件图中的尺寸公差未注公差,在处理这类零件公时按IT14级的要求.弯曲圆角

半径R为2mm,大于最小弯曲半径(rmin=0.6t=0.6×2=1.2mm),故此件形状、尺寸、精度均满足弯曲工艺的要求,可用弯曲工序加工.

第二章 弯曲模总体方案的确定

987

6

54

3

2

1

1-上模座； 2-凸模； 3-凹模； 4-凹模固定板；

5-顶板； 6-凹模垫板； 7-顶杆；

8-螺杆； 9-下模座

图2-1-2 支承板弯曲模结构简图

2.1 弯曲模类型的确定 根据工件的形状、尺寸要求来选择弯曲模的类型.此

工件属于典型的U 型件,故采用U 型件弯曲模结构.

2.2 弯曲模结构形式的确定

U型件弯曲模在结构上分顺出件与逆出件两大类型.次工件采用逆出件弯曲模结构.

2.3弯曲模结构简图的画法

根据所确定的弯曲模结构形式,把弯曲工件结构部分画出,着时画出的结构图是工件示意图,不需要按比例画,其目的是为了分析所确定的结构是否合理,毛坯弯曲后能否满足产品的技术要求,根据分析结果对模具简图进行修正,为最后确定弯曲模结构做准备,如图2-1-2所示.

?模具的组成支承板弯曲模的上模组要由1、凸模2等零件组成;下模主要由凹模3、凹模固定板4、顶板5、凹模垫板6、顶杆7、螺杆8和下模座9等零件组成.

②模具的特点该模具结构简单,在压力机上安装、调整方便.顶板5在弯曲时与凸模2将板料加紧,并且被压力可以根据需要调节大小,始终能对工件底部施加叫大的反顶压力,能使工件底部保持平整,能有效地防止弯曲件的滑移,由于弯曲结束时制件能得到可靠的校正,因而大大地减小了制件的回弹量.

③模具的工作过程工作时,先将板料放在固定板4中,上模下行、凸模2与顶板5将板料夹紧,凸模2与凹模3对板料进行弯曲直至顶板与凹模垫板6接触,并对弯曲件施加了校正力.弯曲结束后顶板可将弯曲件顶出凹模.

第三章弯曲工艺计算

3.1弯曲件展开长度计算

?无圆角半径(较小)的弯曲件(r<0.5t) 根据毛坯与制件等体积法计算.

? 有圆角半径(较大)的弯曲件( r>0.5t) 根据中性层长度不变的原理计算

因为r=2>05t=0.5×2=1mm,属于有圆角半径(较大)的弯曲件.所以弯曲件的展开长度按直边区与圆角区分段进行计算.视直边区在弯曲前后长度不变,圆角区展开长度按弯曲前后中性层长度不变条件进行计算.

①变形区中性层曲率半径

=r+kt=2+0.38×2=2.76(mm)

②毛坯尺寸(中性层长度)

A l Lz ∑+∑=

其中 A=() ?

-?180180πβ（中性层圆角部分的长度） A=

3332.476.21809014.3180≈??

??=?ρπα（㎜） 该零件的展开长度为

z L =26×2﹢42+4.3332×2≈102.67（㎜） 以上各式ρ —中性层玩曲率半径，mm;

K —中性层位系数，查表得 k=0.38；

r —弯曲内弯曲半径，mm;

t —弯曲件材料厚度，mm;

Lz —弯曲件的展开长度，mm;

a —弯曲中心30°

β— 弯角20°。

3.2弯曲件回弹值的计算

? 小变形程度时的会弹值 小变形程度，回弹大，先计算凸模圆角半径，在计算凸模角度。

① 凸模工作不见的圆角半径。

Et

t s σγ

γ31+=（㎜）

② 凸模角度。

αγγ

αt t =

= ()()?-?βγγ

180t

? 大变形程度的回弹值 大变形程度，圆角半径回弹小，不必计算。只有计算凸模角度。

①a 为90°时。

a. 查表得到的值。

b. 计算凸模中心角。

α=αα?-

②a 不为90°时。

a .查表得到的值。

b .计算回弹角。

9090αα

α??=?

c. 计算凸模中心角。

t α=αα?-

以上格式中 E —弯曲件材料的弹性模量，Mpa;

s δ—弯曲件材料的屈服极限，Mpa ；

t r —凸模的圆角半径，mm ；

r —弯曲件的圆角半径，mm ；

t —弯曲件材料的厚度，mm ；

t a —凸模的圆角部分的中心角；

a —弯曲件的中心角；

β—弯曲件的弯角；

? 校正弯曲时的回弹值

a. 查表得到 的值

b. 计算回弹角 α?=9090αα??

c. 将回弹角进行修正 j α?=α?K

d. 计算凸模中心角 t α=j αα?-

式中 j α?校正弯曲时的回弹；

K —修正系数，可查表得到。

? 工件回弹问题的解决 当工件的精度要求不高或校正弯曲时，生产中常采取调整凸凹模间隙的方法解决工件回弹问题。设计弯曲模结构时，把凹模做成可调式，本例即采用此方法，见模具总装图2-1-5.

3.3 弯曲力的计算

? U 形件自由弯曲的弯曲力 P 自=KB b t σ

? U 形件接触弯曲的弯曲力 P 触=

t

KBt b +γσ27.0

?校正弯曲的弯曲力 P校=Ap (无论工件形状如何)

?顶件力及压料力 P顶=P压=（0.3～0.8）P自=（0.3～0.8）P触

以上各式中 K—系数，一般取K=1.3；

B—弯曲线长度，mm；

t—板料厚度，mm；

—材料抗拉强度，Mpa；

A—校正部分投影面积，㎡

P—单位面积上的校正力，查《冲压设计与模具设计》得p=1000Mpa.

3.4 冲压力的总和

?无压料时的弯曲 P总=P自=P触

?有压料时的弯曲 P总=P触+P压

?校正弯曲时 P总=P校

校正弯曲力最大在压力机工作到下死点的位置，且校正力远远大于自由弯曲力（或接触弯曲力），而在弯曲过程中，二者又不是同时存在，因此，只计算校正力。即

P总=P校=40×50×100（kN）

3.5 出选压力机

?公称压力的选择选择压力机时，要根据模具结构来确定，当施力行程较大时（50%—60%）0P>总P即冲圧时工艺力的总和不能大于压力机公称压力的50%—60%。校正弯曲时，更要使额定压力有足够的富余，一般压力机的公称压力要大于校正弯曲力的1.5—2倍，在本例中取了1.8倍，即

公称压力0P=1.8×200=360(KN) 初选压力机的公称压力为400KN，即J23-40型压力机。

?行程次数选择用于弯曲的压力机的行程次数主要考虑以下因数：

①考虑操作方式(进出料速度的快慢)；

②弯曲时，金属变形需要过程限制了行程次数增加；

③该件为小批量，不需要以较大的行程次数来提高生产效率。

Ｊ２３－４０型压力机的行程次数有４５次/min和90次/min等，依据上述因素综合分析选择了45分/min。

?滑快行程（S）滑块行程是指滑块的最大运动距离，即曲柄旋转一周，上死点至下死点的距离。其值为曲柄半径的两倍：S=2R

①要保证毛坯放进和工件取出，应使滑块行程大于工件高度的两倍以上，S>2工

H;

②该件为小批量，不需要以限制行程来增加行程次数，提

高生产效率。

Ｊ２３－４０型压力机的滑块行程为80mm，大于工件的两倍，满足电极板弯曲时的冲压行程。即

S＞2H I

80＞2×30

?闭合高度压力机的闭合高度是指滑块在下死点时，滑块地面到工作台上平面之间的距离。

①压力机的闭合高度可以通过调整连杆长度来改变其大小，将连杆调至最短时，闭合高度最大，称最大闭合高。将连杆调至最长时，闭合高度最小，称最小闭合高度。Ｊ２３－４０型压力机的最大闭合高度为330mm，连杆调节量为65mm,故最小闭合高度为265mm

②当压力机工作台面上有垫板时，用压力机的闭合高度减去垫板的厚度，就是压力机的装模高度，没有垫板的压力机，其装模高度与闭合高度相等。

③模具的闭合高度是指压力机滑块在下死点位置，模具上模座上平面至下模座下平面之间的距离。它与压力机的配合应该遵守下列关系

(H max-H d)-5＞H＞(H min-H d)+10

330-5＞H＞265+10

325＞H＞275

如果压力机上不设置垫板，本例所设计的模具的闭合高度H

在275—325mm之间。加上垫板，模具闭合高度H将减小。

式中 H—压力机的最大闭合高度

压力机的最小闭合高度

模具的闭合高度

压力机垫板厚度

?工作台面尺寸压力机工作台尺寸应大于下模周界50—70mm。Ｊ２３－４０型压力机的工作尺寸（前后左右）为460mm ×700mm.那么，设计模具的下模座（宽长）不要超过460mm×700mm.

?模柄孔尺寸直径深度 50mm×70mm,那么，设计时模具的模柄尺寸要与模柄孔尺寸匹配。

第四章 弯曲模零件设计计算

4.1 弯曲模工作部分尺寸计算

? 凸模圆角半径

① 当弯曲件r>10时，凸模圆角半径t r 为 Et r

r

r s t σ31+=

② 当弯曲件r 较小时，凸模圆角半径为

t r =r (但t r r

此工件的圆角半径较小但不小于工件材料所允许的最小弯曲半径（min r =0.6t=0.6×2=1.2mm ）,故凸模圆角半径t r 可取弯曲件的内弯曲半径r=2mm 。

? 凹模圆角半径 凹模圆角半径不能国小，以免增加弯曲力，擦伤工件表面。此工件两边弯曲高度相同，属于对称弯曲，凹模两边圆角半径a r 应取大小一致。

凹模圆角半径一般按材料厚度t 来选取

T<2mm a r =(3～6)t t=2～4mm a r =(2～3)t t>4mm a r =2t 该工件厚度t=2mm,故凹模圆角半径a r =2t=2×2=4(mm)

? 凹模工作部分深度的设计计算 凹模工作部分的深度将决定板料的进模深度，同时也影响到弯曲件直边的平直度，对工件的尺寸精度造成一定的影响。一般情况下，U 形弯曲模凹模

工作部分深度可查相关设计资料即满足弯曲件的要求。此弯曲件直边高度为30mm,板厚2mm,《冲压工艺与模具设计得凹模工作部分深度》a h =20mm

? 凸凹模间隙 弯曲模的凸凹模间隙是指单边间隙Z/2。 ① 一般情况下， Z/2= t+1?+ Ct

② 工件精度要求较高时，Z/2=t

以上格式 t —工件材料厚度（基本尺寸），mm;

C —间隙系数，可查表得；

1?—材料厚度的正偏差，mm

由于设计模具结构时把凹模设计为可调式，故也可将模具的凸凹模间隙值初选为材料厚度。

? 凸凹模横向尺寸及公差

① 工件标注外形尺寸时，以凹模为基准。

a L a K L δ+-01)(

0)(t Z L L a t δ--=

② 工件标注内形尺寸时，以凸模为基准。

L t =(L+ ?1K )0δ

L a =(Lt+Z)0a δ

依据产品零件图得知工件注内形尺寸，故设计凸凹模时应以凸模设计基准，间隙去在凹模上。

凸模横向尺寸

L t =(L+

?1K )0t δ-=(50+0.75×

0.39)-0.390=50.29-0.0980

凹模横向尺寸 L a =(L t +Z)0+0.098=(50.29+2

×2)0+0.098=54.290+0.098

以上格式中 a L ，t L —凸、凹模横向尺寸，mm;

Z —双边间隙，mm;

?—弯曲件的尺寸公差，mm,尺寸50

的公差按IT13级选取，故

?=0.39；

t δ，a δ—凸凹模的尺寸公差，一般按IT7～

IT9级选取。

4.2弯曲模其他零件的设计和选用

（1） 弹顶器 弹顶器采用聚氨酯橡胶做弹性元件，弹性元件的高度按凸模共建进入凹模深度5倍的值选取，弹顶器如图2-1-3所示。

（2）定位 定位采用毛坯外形定位。

4.3 弯曲模闭合高度的设计计算

弯曲模闭合高度是指冲床运行到下死点时模具工作状态的高度。故模具闭合高度为